Асу тп аэс реферат

Обновлено: 02.07.2024

4 Стратегия создания АСУ ТП АЭС-2006 (2/2) Реализация стратегии создания АСУ ТП АЭС-2006 уже сегодня осуществляется кооперацией российских предприятий путем поэтапного внедрения современных проектных решений и программнотехнических комплексов для АСУ ТП не только в проектах достраиваемых и строящихся энергоблоков ( 2 Ростовской, 4 Калининской, 4 Белоярской АЭС), но и при модернизации АСУ ТП действующих АЭС (Кольская АЭС блоки 3 и 4, Нововоронежская АЭС блок 5). 4

5 Эволюционное развитие АСУ ТП (совершенствование проектных решений) Ростов-2 Калинин-4 НВАЭС-2 Оптимизирована структура системы верхнего уровня Унифицирован интерфейс связи для подключения подсистем Расширена диагностика оборудования низовой автоматики Внедрение технических обучающих средств АСУ ТП Унифицированные местные щиты управления Новые архитектурные решения для исключения отказа функций СВБУ по общей причине В аппаратуре ТПТС применена высокоскоростная шина ТПТС-EN Цифровая УСБТ Сокращение объема кабельных связей между БПУ и РПУ и помещениями с низовой автоматикой, повышение пожарной безопасности БПУ и РПУ за счет цифровых каналов связи Унификация верхнего уровня подсистем Диагностика электроприводной арматуры Цифровая СУЗ-УСБ 3 ий уровень автоматизации АЭС (АСУ Производства) Переход на современные стандарты проектирования Оптимизация человеко-машинного интерфейса 5

6 Текущие задачи проекта АЭС-2006 Решение вопросов унификации проектов АСУ ТП НВАЭС-2 и ЛАЭС-2 Верификация проектных решений на полигоне главного конструктора во ВНИИАЭС Завершение сертификации программно-технических средств СУЗ-УСБТ, ТПТС Разработка технологии электронного проектирования АСУ ТП АЭС на базе принципов системной инженерии Завершение разработки автоматизированной системы проектирования управляющих систем Совместная с Ростехнадзором разработка нормативных документов по АСУ ТП, соответствующих современным мировым тенденциям 6

8 Тенденции развития АСУ ТП АЭС в проекте ВВЭР-ТОИ (2/4) Упорядочивание функций по структурным уровням архитектуры АСУ ТП: уровень 1: прием и первичная обработка данных, автоматическое управление/регулирование уровень 2: представление оперативной информации, решение оперативных расчетных задач, дистанционное управление уровень 3: анализ и накопление информации об объекте, решение аналитических задач, передача данных во внешние системы Объединение общестанционных СКУ в единую систему верхнего станционного уровня Использование дисплейных местных пультов управления для локальных СКУ с объединением их по общей шине Унификация спецсистем, организация информационного обмена между ними по общей шине Внедрение цифровых управляющих систем безопасности с использованием принципов разнообразия различных типов 8

9 Тенденции развития АСУ ТП АЭС в проекте ВВЭР-ТОИ (3/4) Дисплейный способ контроля и управления с использованием сенсорных экранов для систем нормальной эксплуатации Использование дисплейных средств для мониторинга систем безопасности Реализация управления элементами систем безопасности в режиме НЭ с использованием модуля приоритетного управления Использование экрана коллективного пользования и цифровых средств контроля на панелях БПУ Минимизация использования на БПУ традиционных средств контроля и управления Сокращение объема кабельных связей между БПУ (РПУ) и помещениями с низовой автоматикой, повышение пожарной безопасности БПУ и РПУ за счет использования цифровых (оптических) каналов связи Повышение уровня автоматизации и оптимизации ведения технологических процессов 9

10 Тенденции развития АСУ ТП АЭС в проекте ВВЭР-ТОИ (4/4) Переход от управления технологическими подсистемами блока к управлению технологическими процессами (функциональное проектирование) Наличие инструментальных средств автоматизированного проектирования и тестирования систем НЭ и УСБ Использование микропроцессорных средств на нижнем уровне Реализация единой системы комплексного диагностирования технологического оборудования, средств АСУ ТП и технологических процессов, обеспеченная соответствующими методиками и инструкциями Оптимизация человеко-машинного интерфейса Использование унифицированных программнотехнических средств на базе серийно выпускаемых средств Использование технологии электронного проектирования АСУ ТП на базе принципов системной инженерии 10

11 Распределение ответственности на этапах жизненного цикла АСУ ТП Зона ответственности АЭП Техническое задание на автоматизацию (АЭП) Зона ответственности Главного конструктора АСУ ТП Разработка электронного технического проекта АСУ ТП Тестирование электронного проекта на полигоне ГК Разработка ЗЗИ в электронной форме Тестирова ние ЗЗИ на полигоне ГК Передача АСУ ТП, как завершенного изделия, в режимную пусконаладку Комплексное тестирование всего ПТК АСУ ТП на площадке Поставка и монтаж оборудования систем АСУ ТП на энергоблоке Тестирование и заводские испытания систем АСУ ТП Изготовление оборудования систем на заводахизготовителях Зона ответственности АТЭ Участие в приемке АСУ ТП в составе энергоблока в опытную эксплуатацию ПНР АСУ ТП, совмещенная с ПНР по энергоблоку в целом 11

12 Верификация проектных решений Главным конструктором АСУ ТП создан и действует специальный полигон для испытаний программнотехнических средств и комплексов проектов АСУ ТП. Разработаны программы и методики испытаний на полигоне Главного конструктора и заводах изготовителях. На полигоне выполняется проверка проектных технологических алгоритмов и разрабатываемых человеко-машинных интерфейсов в различных режимах. Сегодня на этом полигоне выполнены тестирование технологических алгоритмов для АСУ ТП блока 2 Ростовской АЭС, верификация заданий заводуизготовителю для АСУ ТП блока 4 Калининской АЭС, испытания системы верхнего блочного уровня перед отгрузкой на Калининскую АЭС. 12

13 Полигон АСУ ТП главного конструктора во ВНИИАЭС, включающий всережимную модель энергоблока 13

14 Тестирование СВБУ блока 4 Калининской АЭС на полигоне АСУ ТП главного конструктора во ВНИИАЭС 14

15 Создание электронного проекта АСУ ТП АЭС (на базе принципов системной инженерии ) Разработка и внедрение технологии электронного проектирования АСУ ТП АЭС на базе принципов системной инженерии даст: существенное сокращение сроков разработки, повышение качества проектирования, обеспечит конкурентоспособность АСУ ТП, в том числе и в экспортных проектах, обеспечит поддержку АСУ ТП на всех этапах жизненного цикла. 15

17 Организация работ по разработке и поставке АСУ ТП Формирование технической политики в части создания АСУ ТП осуществляется Советом Главных конструкторов Консорциума и секцией по вопросам создания и внедрения АСУ ТП Директората по разработке и реализации Проекта АЭС-2006 Создание в рамках проекта АЭС-2006 конкурентоспособной российской АСУ ТП осуществляется с использованием в максимальной степени научного и промышленного потенциала организаций ядерного оружейного и энергетического комплексов (ЯОК +ЯЭК) 17

19 Международное сотрудничество Организация работ с иностранными партнерами Заказ на АСУ ТП ВНИИАЭС Комплектная поставка АСУ ТП и АСУ АЭС Системная интеграция АЭП SIEMENS Технология проектирования Проектирование ОКБ ГП Полигонные испытания Комплектующие Обучение АЭС ВНИИА. 19

21 Создание нормативной базы АСУ ТП АЭС (1/4) Анализ российской практики по созданию АСУ ТП базируется на достаточно развитой базе стандартов, норм и правил и показывает следующее: в части стандартов, норм и правил, определяющих требования к техническим средствам (HW), существует высокая степень соответствия требований российских и международных стандартов. При этом следует учесть, что более 300 российских стандартов в части HW около 15 в части SW полностью идентичны стандартам МЭК (IEC) и ИСО (ISO); в части стандартов, норм и правил, определяющих требования к программным средствам (SW), российская нормативная база развита недостаточно и не соответствует современным требованиям. 21

Целью данного проекта является разработка автоматизированной системы управления технологическим прогрессом. Объектом исследования в работе является система электропитания оборудования относящегося к 1 группе потребителей.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Диплом окончательный.docx

Часть 1. Собственные нужды АЭС 4

1.1 Потребители собственных нужд 4

1.2 Система надежного электропитания потребителей 1 группы 5

1.3 Автоматизированная система управления и диагностики электроснабжения потребителей 1 группы 6

Часть 2. Выбор структуры и оборудования систем 11

2.1 Выбор схемы построения АСУ ТП 11

2.1.1 Верхний уровень АСУТП 13

2.1.2 Базовый уровень АСУТП. 13

2.1.3 Базовый уровень. УСО 13

2.2 Выбор программного комплекса 16

2.2.1 SICAM PAS Fullserver RunTime & Configuration 17

2.2.2 SIMATIC WinCC 18

2.3 Протоколы передачи данных 21

2.3.1 Протокол передачи данных МЭК- 60870-5-103 21

2.3.2 Протокол передачи данных ModBus RTU 22

Пояснительная записка содержит 58 страницу печатного текста, 2 таблицы, 11 рисунков и 3 приложения.

Перечень ключевых слов: АСУТП, система, управление, электроснабжение, SCADA-система,

В данной работе спроектирована автоматизированная система дистанционного управления подстанцией .

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений

АЭС - атомная электростанция
АСУ ТП – автоматическая система управления технологическим процессом
АВР – автоматика ввода резерва
ДГ – дизель-генератор
АКБ - аккумуляторная батарея
САЭ – система аварийного электроснабжения
ОДУ - оперативно-диспетчерское управление
МПРЗА - микропроцессорная релейная защита и автоматика
УСО – устройство связи с объектом
УСПД - устройство сбора и передачи данных
АРМ - мобильное автоматизированное рабочее место
АИИС КУЭ - Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии
ОИК - оперативно-информационного комплекса

1.1 Потребители собственных нужд

В составе оборудования атомной электростанции существует большое число потребителей электроэнергии. Для обеспечения расхода на собственные нужды на станции имеется соответствующая сеть электроснабжения собственного расхода. Величина расхода на собственные нужды зависит от типа станции. Наибольшее ее значение характерно для станций с газовым теплоносителем в связи с работой газодувки, что объясняется прокачкой больших объемов теплоносителя по развитому контуру реактор - парогенератор, причем для улучшения теплоотдачи скорости газа приняты значительными, а поверхности нагрева оребрены, хотя это существенно увеличивает сопротивление по тракту. Для томных электростанций с водным теплоносителем на собственные нужды меньше и составляет 4,5% от всей вырабатываемой электроэнергии для АЭС с ВВЭР и до 8% для АЭС с РБМК. Потребители собственных нужд неравномерны по величине расхода и неравноценны по допустимости возможного перерыва в питании. Потребителями собственного расхода являются также вентиляционные установки, насосы водоподготовки и др.

В отношении допустимости перерыва в питании все потребители собственного расхода подразделяются на четыре группы. Первая группа практически не допускает перерыва в питании, в том числе и при авариях - допустим перерыв в питании в пределах времени действия автоматики ввода резерва (АВР), но не более 1 с. К числу этих потребителей относятся приводы системы управления и защиты, системы питания . контрольно-измерительных приборов и автоматики, аварийное освещение. Вторая группа допускает перерыв в питании не более двух минут. К ней относятся механизмы, обеспечивающие расхолаживание реактора, например аварийные питательные насосы, маслонасосы турбогенераторов, аварийные насосы технической воды, вентиляторы рециркуляционных установок охлаждения помещений первого контура. К третьей группе потребителей относятся главные циркуляционные насосы, предъявляющие повышенные требования к надежности электроснабжения, хотя и допускающие перерыв в питании. Четвертая группа - все остальные потребители, не предъявляющие особых требований к электропитанию.

1.2 Система надежного электропитания потребителей 1 группы

Для электроснабжения потребителей, относящихся к системам безопасности, на каждом энергоблоке предусмотрена система надежного питания, которая включает в себя:

В нормальном режиме обратимые преобразователи работают в режиме под заряда аккумуляторной батареи. В аварийном режиме автоматический выключатель рабочего питания секции отключается, обратимый преобразователь переходит в обратный режим и обеспечивает питание секции от аккумуляторной батареи.

1.3 Автоматизированная система управления и диагностики электроснабжения потребителей 1 группы

Система аварийного электроснабжения является системой электроснабжения потребителей систем безопасности АС во всех режимах работы станции, в том числе при потере рабочих и резервных источников от энергосистемы, имеющей в своем составе автономные источники электропитания, преобразовательные, распределительные и коммутационные устройства. Необходимость САЭ в системе собственных нужд определяется только безопасностью АС. Система аварийного электроснабжения по влиянию на безопасность и характеру выполняемой функции является обеспечивающей системой безопасности.

Для того чтобы САЭ могла выполнять свои функции в соответствии с различными проектными исходными событиями, она должна включать в свой состав автономные источники электроэнергии: аккумуляторные батареи и резервные дизель-генераторные электростанции. Разрешается применение и других автономных источников питания при технико-экономических обоснованиях.

Система аварийного электроснабжения начинается на входных зажимах включателей секций реакторной установки системы, используемых для ее подключения к схеме собственных нужд нормальной эксплуатации, и заканчивается на входных зажимах электроприемников потребителей первой и второй групп.

АСУТП в целом и входящие в ее состав программно – технические средства должны обеспечивать выполнение высоких требований, предъявляемых к управлению режимами подстанции, а также к контролю технологического оборудования.

повышением быстроты и безошибочности действий персонала за счет представления ему более полной, достоверной и своевременной информации о режимах работы и состоянии основного и вспомогательного оборудования, в том числе для оперативного управления и ведения режимов;
повышением уровня мониторинга технологических процессов в нормальных и аварийных режимах за счет охвата контролем всех основных участков подстанции;
упрощением и удешевлением эксплуатации средств автоматизации подстанции;
уменьшением количества отказов и их последствий за счет применения современных высоконадежных микропроцессорных устройств, развитых средств их самодиагностики и системных решений, учитывающих специфику ТП.

Система управления предназначена для использования в качестве:

общеподстанционной автоматизированной информационной системы, обеспечивающей оперативный, эксплуатационный и административно-управленческий персонал подстанции информацией о ходе технологического процесса и состоянии оборудования;
общеподстанционной автоматизированной системы управления, обеспечивающей управление основным и вспомогательным оборудованием подстанции в нормальных и аварийных режимах;
подсистемы нижнего уровня иерархической системы технологического управления (АСТУ).

Средствами АСУ ТП решается совокупность задач контроля и управления ПС в нормальных и аномальных (в том числе, аварийных) режимах. Под аномальными режимами понимаются режимы, характеризуемые устойчивым выходом основных параметров за заданные допустимые пределы. Под аварийными режимами понимаются режимы, сопровождаемые работой устройств защиты и автоматики с принудительным изменением конфигурации электрической схемы аварийного участка.

Система управления подстанцией реализует следующие основные функции:

управление коммутационными аппаратами в нормальных (оперативное переключение) и аварийных режимах;
мониторинг технологических режимов и оборудования;
передача необходимого объема информации в систему диспетчерского управления верхнего уровня.

Для обеспечения безаварийной и согласованной работы во всех крупных

электрогенерирующих предприятиях должны быть интегрированы

современные автоматизированные системы управления технологическими

процессами и режимами работы для получения своевременной технологической информации. Устаревшие системы сложно взаимодействуют со смежными системами станции, не имеют возможности подключения устройств третьих фирм. На многих предприятиях используются отечественные системы телеметрии, созданные 25-30 лет назад. Они выглядят совершенно устаревшими на фоне современной телекоммуникационной аппаратуры. Особенно нелогичным становится использование низкоскоростных каналов обмена технологической информацией, зачастую использующих в качестве среды передачи высоковольтные линии. Использование таких систем приводит к неполадкам в технических и функциональных характеристиках автоматизированных систем технологического управления, что ведет к ощутимым финансовым потерям на балансирующем рынке электроэнергии.

Ключевыми критериями при выборе системы АСУ ТП являются функциональная полнота, надежность работы оборудования и программного

обеспечения, совокупная стоимость (цена системы и ее обслуживание). В ОИК системы АСУ ТП генерирующих предприятий должны быть реализованы функции, основными из которых являются:

• сбор информации о текущих аналоговых и дискретных параметрах измеряемых величин и состоянии электрооборудования;

• импорт необходимых данных из АСУ ТП станции и ее различных подсистем;

• обеспечение возможности экспорта любых обрабатываемых параметров в SCADA-систему АСУ ТП станции;

• визуализация всех обрабатываемых параметров в режиме реального времени на клиентских рабочих местах станции в виде мнемосхем, цифровых индикаторов, гистограмм и графиков;

В учебном пособии изложены состав, структура, назначение АСУ ТП АЭС и ее подсистем. Описываются системы и устройства, относящихся к реакторам типа ВВЭР. Указывается на особенности АСУ ТП АЭС реакторов типа РБМК и БН. Описывается роль оператора и человеческого фактора в обеспечении безопасной и экономичной эксплуатации АЭС.

Илл. 15 , табл. 3, библиограф. наим. 11.

Рецензенты: д.т.н., проф. В.Б.Ануфриенко

д.т.н., проф. А.И Трофимов

Темплан 2006, поз. 42

Введение

Непрерывное совершенствование технологических процессов, внедрение наукоемких технологий, интенсификация производства сопровождаются значительным усложнением управления технологическим оборудованием. Это характерно для всех отраслей промышленности и особенно остро в атомной энергетике, что объясняется сложностью физических процессов, большими единичными мощностями агрегатов, высокими требованиями по обеспечению безопасности, экологичности и экономичности эксплуатации атомных электростанций. Управление такими объектами при высоком уровне автоматизации предполагает участие оператора в управлении, и тем самым определяет класс таких систем, как автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Основная задача АСУ – обеспечение эффективной деятельности оперативного персонала. Эти системы обеспечивают сбор и регистрацию массовых параметров, обработку информации о состоянии оборудования, сигнализацию о нарушениях режима эксплуатации, осуществляют регулирование, автоматизированный пуск и остановку блока, выдают управляющие воздействия для исполнительных органов систем защиты при аварийных ситуациях.

Предлагаемое учебное пособие основано на лекциях для студентов различных специальностей ИАТЭ. К сожалению, в стране нет ни учебника, ни пособия на эту тему применительно к атомным электростанциям, исключая учебные пособия, написанные профессором В.А.Острейковским [1,2]. Изданы фундаментальные монографии [3, 4] академика И.В.Прангишвили и А.А.Амбарцумяна, посвященные АСУ ТП АЭС. Имеются монографии кафедры АСУ ТП Московского энергетического института (технического университета) [5, 6], описывающих АСУ ТП тепловых электростанций. В ИАТЭ выпущен ряд учебных пособий, в которых рассматриваются отдельные вопросы, непосредственно относящихся к АСУ ТП АЭС, в том числе, монография А.И.Трофимова, посвященная приборам контроля ядерных энергетических установок – важнейшим элементам АСУ ТП любых типов реакторов [7].

Особенностью пособия является описательный характер излагаемого материала, В нем приводится состав АСУ и ее подсистем, их назначение, взаимодействие между собой. Рассматриваются различные элементы АСУ: щиты управления, линии связи, типовые контуры измерения и управления, исполнительные механизмы и роль оперативного персонала в эксплуатации АЭС.

Из-за ограниченности рамок учебного пособия подробнее рассматривается лишь одна подсистема внутриреакторного контроля – система внутриреакторного контроля (СВРК) на реакторах ВВЭР. Остальные подсистемы описываются менее подробно. Пособие основано, главным образом, на описании АСУ для реакторов ВВЭР и менее подробно для реакторов других типов (РБМК, БН).

Реальные системы и устройства могут отличаться от описанных в пособии по существу и названию даже в пределах одного типа реактора. Автор ставил своей задачей выделить общие и наиболее характерные особенности систем и устройств АСУ ТП АЭС.

Автор признателен профессорам В.Б.Ануфриенко и А.И.Трофимову за полезные замечания и обсуждения, способствовавшие улучшению рукописи.

Атомная электростанция (АЭС) – сложная система устройств и установок, целью которой является переработка энергии деления ядер в тепловую энергию пара, затем в механическую энергию турбины, затем в электрическую энергию генератора. Большое количество разнообразного оборудования используемого в этом цикле, а также необходимость обеспечения максимальной безопасности в виду тяжелых последствий в случае аварии на энергоблока, требует сложной системы управления.

Автоматизация процесса управления атомной электростанцией

К примеру, на реакторе РБМК-1000 (Чернобыльская АЭС, Курская АЭС и так далее) – разработка которого велась в 70ые годы прошлого века – то есть почти пятьдесят лет назад – одновременно считываются и обрабатываются до 20 000 параметров. Следить за этим только человеческими силами невозможно, поэтому начались работы по автоматизации процесса управления работой атомной электростанции. Конечная цель таких работ полная автоматизация зданий, где присутствует опасность для работы человека – здания энергоблока.

Тем не менее, на текущий момент автоматизация технологических процессов на атомных электростанциях достигла уровня, позволившего снизить количество персонала на одном энергоблоке до примерного уровня в 1 000 человек.

Проведение таких работ позволило снизить число аварийных ситуаций, в первую очередь за счет снижения количества так называемых человеческих ошибок, а соответственно и аварийных остановок. Это повысило экономичность работы АЭС.

Автоматические устройства работают по заложенных в них программам и не готовы к новой и нестандартной для себя ситуации

Такие сложные операции как пуск, перезагрузка и остановка энергоблока экономически эффективнее при текущем уровне развития технологий делать человеческими силами в виду их редкости

Участие человека в работе АСУ ТП повышает надежность всей системы

Опыт работы персонала с АСУ ТП позволяет развивать её и вносить новые дополнения и изменения

В результате, на текущий момент, системам АСУ ТП отданы системы сбора и обработки информации, однако наблюдение, контроль и внесение изменений в работы системы АЭС по-прежнему осуществляет конкретный человек – оператор пульта энергоблока.

Запись опубликована автором Vse ob AES в рубрике Статьи, Устройство АЭС. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Читайте также: